In sich starrer, zwei oder, mehr Leitschaufelkränze aufweisender Leitapparat für eine Gas- oder Dampfturbine Die Erfindung betrifft einen in sich starren, zwei oder mehr Leitschaufelkränze aufweisenden Leitap parat für eine Gas- oder Dampfturbine.
Im Wärmekraftturbinenbau ergibt sich mit zu nehmenden Betriebstemperaturen die Notwendigkeit, ein Verziehen des Leitapparates zufolge Wärmedeh nung möglichst zu vermeiden, mit andern Worten, eine möglichst gleichmässige Wärmedehnung dessel ben sicherzustellen, da ein Verziehen zu untragba ren Spielen zwischen Lauf- und Leitteilen sowie zwischen den Labyrinthteilen führen würde. Beson ders bei in sich starren Leitapparaten, wo ein Ver ziehen in nur einem Teilbereich sich auf den ganzen Leitapparat auswirken kann, ist möglichst gleich mässige Wärmedehnung in höchstem Masse notwen dig.
Eine gleichmässige Wärmedehnung wird vor al lem durch möglichst symmetrische Ausbildung des Leitapparates bzw. Vermeidung grosser, ungleich ver teilter Unterschiede des Materialquerschnittes er reicht. Die herkömmlichen in sich starren Leitappa- rate sind jedoch zur Ermöglichung des Zusammen baues mit einem einstückigen Läufer zweiteilig aus gebildet.
Dies bewirkt aber zufolge der damit zwang läufig verbundenen Unregelmässigkeit des Material querschnittes in Umfangsrichtung an den Stossstellen der beiden Leitapparathälften stets eine beträchtliche Neigung zum Verziehen der Hälften und zum Un- rundwerden des Leitapparatquerschnittes.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu über winden. Zu diesem Zwecke wird ein Leitapparat der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass sich abwechselnd aneinandergereihte zweiteilige Leitschaufelringe und einteilige Zwischen ringe vorgesehen sind, wobei unmittelbar benach barte Ringe gegeneinander zentriert sind. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Gehäuse einer Gasturbine und Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem achssenk rechten Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
Das Turbinengehäuse weist ein Aussengehäuse 1 und ein Innengehäuse auf, das einströmseitig aus dem Einströmteil 2 und dem die Laufschaufeln 3 aufnehmenden Abschnitt 4 besteht, welcher Ab schnitt zusammen mit den Leitschaufeln den Leit- apparat 3, 4 bildet. Mit 5 ist der Rotor bezeich net, der die Scheiben 6 mit den Laufschaufeln 7 trägt. Sowohl der einströmseitige Teil 8 als auch der ausströmseitige Teil 9 des Zwischenraumes zwischen den Gehäusen ist mit Wärmeisoliermaterial 10 aus gefüllt.
Ein durch vier Keile 11 im Aussengehäuse 1 zentrierter, axial fester, zweiteiliger Ring 12 und vier Lappen 13, die an je einem mit dem Ring 12 mittels nicht dargestellter Schrauben verbundenen Klotz 14 befestigt sind, und die mit vier Keilen 15 einen dem axialen Abschnitt 4 des Innengehäuses zugehörigen zweiteiligen Ring 16 zentrieren, bilden zusammen mit einem Dichtring 17 bekannter Aus führung eine Trennwand zwischen dem einströmsei- tigen Teil 8 und dem ausströmseitigen Teil 9 des Zwischenraumes zwischen den Gehäusen. Dabei ist der Ring 16 zur Trennwand 12, 13, 17 axial ver schiebbar.
Der Dichtring 17 besteht in bekannter Weise aus einem äusseren, im Aussengehäuse 1 dichtend axial fest gelagerten Ring 18 und einem dazu koaxialen, inneren, am ausströmseitigen Ende des Ringes 16 befestigten inneren Ring 19, wobei das zwischen den Ringen 18, 19 vorgesehene koaxiale Spiel von einer dünnen, einteiligen Membrane 20 überbrückt wird.
Ein zweiteiliger Kegelstumpfmantel 21 ist als Tragelement mit seiner weiteren Öffnung am Ring 12 befestigt. Dieser Kegelstumpfmantel 21 weist eine dünne Wandstärke auf und besteht aus wenig wärme leitfähigem austenitischem Material.
Der Rotor 5 ist ausserhalb der Turbine, in der Zeichnung nicht dargestellt, in einem mit ihr zu sammengebauten Gasverdichter axial gelagert. Ein zwischen der Rotorwelle und einem rohrförmigen Teilstück des Aussengehäuses 1 ausgesparter Spalt 22 lässt kühles Treibmittel vom Gasverdichter ent lang der Rotorwelle zum ersten Leitschaufelkranz strömen.
Der Einströmteil 2 des Innengehäuses ist mittels vier Lappen 23 im kalten Verdichtergehäuse 24 radial und axial beweglich zentriert, und der die Leitschaufeln 3 aufnehmende Abschnitt 4 des Innen gehäuses ist im Bereiche seines einströmseitigen En des mittels vier Keilen 25 im Einströmteil 2 des Innengehäuses radial und axial beweglich zentriert.
Der Kegelstumpfmantel 21 weist an seinem en geren, einströmseitigen Ende einen Flansch 26 auf und trägt über denselben das einströmseitige Ende eines zweiteiligen zylindrischen Tragringes 27, wobei letzterer mit dem Flansch 26 durch Schrauben 28 verbunden ist. Das ausströmseitige Ende des Trag ringes 27 ist mit dem Ring 16 verbunden, welcher ausströmseitig des letzten Leitschaufelkranzes gele gen ist und den letzten Laufschaufelkranz umgibt.
Von den insgesamt je fünf Leit- und Laufschaufel kränzen umgibt der Tragring 27 zusammen mit dem Ring 16 die je drei äussersten abströmseitig gele genen. Der Tragring 27 weist Längsschlitze 29 auf, wobei die Wandteile zwischen den Längsschlitzen in Umfangrichtung ein Mehrfaches der Wandstärke be tragen, und der vom Kegelstumpfmantel 21, dem Tragring 27 und dem Dichtring 17 umgrenzte Raum ist ebenfalls mit Wärmeisoliermaterial 10 angefüllt.
Der auf dem Leitapparat 3, 4 während des Be triebes der Turbine lastende, in Richtung gegen die Ausströmseite hin wirkende axiale Schub wird vom Ring 16 auf den Tragring 27, von diesem auf dem Kegelstumpfmantel 21 und von diesem auf das Au ssengehäuse 1 übertragen.
Die Leitschaufeln 3 sind in fünf zweiteiligen Leitschaufelringen 30 gelagert, wobei die zusam mengehörenden Hälften durch Schrauben 31 mitein ander verbunden sind. Zwischen je zwei benach barten Leitschaufelringen 30 ist je einer von ins gesamt vier einteiligen Zwischenringen 32 angeord net. Jeder dieser vier Zwischenringe 32 umgibt einen Laufschaufelkranz 6, 7, und der ausströmseitig letzte der insgesamt fünf Laufschaufelkränze ist vom Ring 16 umgeben.
Der Ring 16 weist eine innere Radialnut 33 auf, in welcher eine äussere Radialfeder 34 des aus- strömseitig letzten Leitschaufelringes axial festgehal ten ist. Der genannte ausströmseitig letzte Leitschau- felring ist im Ring 16 durch vier nicht dargestellte Keile radial beweglich zentriert, welche Keile auch das Drehmoment des die Leitschaufeln tragenden Abschnittes 4 des Innengehäuses auf den Ring 16 übertragen.
Die Zwischenringe 32 weisen auf jeder Stirnflä che einen inneren Kranz 35 auf, der in eine ent sprechende Ausnehmung 36 des jeweils anschliessen den Leitschaufelringes 30 satt passend eingreift, wo durch jeder Leitschaufelring zu dem ihm unmittel bar benachbarten Zwischenring zentriert wird. Jeder Leitschaufelring 30 weist eine äussere Umfangsnut 37 auf.
Jeder Zwischenring 32 ist mit den beiden an ihm anliegenden Leitschaufelringen 30 mittels durch den Zwischenring 32 hindurchführender und in die Umfangsnuten 37 der beiden anliegenden Leitschaufelringe 30 hineinreichender Schraubenbol zen 38 verbunden, wobei die Muttern 38' der Schraubenbolzen 38 in den Umfangsnuten 37 der Leitschaufelringe 30 liegen. Die jeweils durch einen Kranz solcher Schraubenbolzen verbundenen Ringe 30, 32, 30 sind durch einen Kranz von axialen Keilen 39, welche sich über alle drei Ringe er strecken und von axial fluchtenden Nuten 40 be herbergt werden, zueinander verdrehungsfest verbun den.
Ein Unrundwerden der einzelnen Leitschaufel- ringe 30 beim Erhitzen zufolge ihrer zweiteiligen Ausführung sowie wegen der damit zwangläufig ver bundenen Unregelmässigkeit des Materialquerschnit tes in Umfangrichtung an den Stossstellen der beiden Hälften wird durch die einteiligen Zwischenringe 32 bzw. die gegenseitige Zentrierung der Leitschau- felringe zu den Zwischenringen in vernachlässigbar kleinen Grenzen gehalten.
Durch den beim Betrieb der Turbine auftreten den Schub der einzelnen Leitschaufelringe in Rich tung nach der Ausströmseite hin werden die einzel nen Ringe 30, 32 gegen die jeweils ausströmseitig von ihnen gelegenen Ringe und diese gegen den axial über den Tragring 27 und den Kegelstumpfmantel 21 im Aussengehäuse 1 axial abgestützten Ring 16 gedrückt, und dabei haben die Schraubenbolzen 38 keine ins Gewicht fallenden Zugkräfte aufzunehmen.
Vom heissen Ring 16, der gut wärmeleitend mit den Ringen 30, 32 verbunden ist, strömt nur wenig Wärme über die Lappen 13 und die Membrane 20 nach dem kalten Aussengehäuse 1, so dass in diesem Bereiche keine ins Gewicht fallenden Wärmespan nungen auftreten können, welche eine Deformation bewirken könnten.
Die hohe Stabilität des Leitapparates 3, 4 er laubt es, diesen leicht und verhältnismässig dünn wandig auszubilden, auf welche Weise beträchtlich an wärmefestem, teurem Werkstoff eingespart wird.
Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Leitapparates erhält man somit eine sehr stabile, geringer Deformation unterworfene, in weitem Aus mass rund bleibende Ausführung unter geringem Ma terialaufwand. Bei entsprechender Ausgestaltung des Leitappa- rates 3, 4 sowie bei ausreichenden Platzverhältnis sen kann das Paket der Ringe 30, 32 auch durch einen einzigen Kranz von sich über die ganze axiale Ausdehnung desselben erstreckenden Schrauben zu sammengehalten werden.